Genetische Reprogrammierung in der lebenden Maus

Im Jahr 2006 hatte der Japaner Yamanaka erstmals differenzierte tierische Zellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) umgewandelt – und dafür 2012 einen Nobelpreis erhalten. Während Yamanaka die Zellen in vitro mithilfe von vier Transkriptionsfaktoren reprogrammierte, hat ein Team um Maria Abad und Manuel Serrano am spanischen Krebsforschungszentrum in Madrid (CNIO) nun erstmals die Reprogrammierung in vivo erzielt, und zwar an Labormäusen. Dazu transferierten die Forscher in das Genom der Mäuse bestimmte Gene, die dieselben Transkriptionsfaktoren codieren, die auch Yamanaka verwendet hatte. Durch die Verabreichung des Antibiotikums Doxycyclin aktivierten sie die Gene.

Die meisten Mäuse entwickelten nach der Behandlung Tumoren, an denen sie starben. Die Obduktion ergab, dass sie in verschiedenen Organen und im Blut pluripotente Stammzellen entwickelt hatten, die wegen ihrer ungehemmten Teilung auch für die Kanzerogenese verantwortlich waren. Schon die histologische Untersuchung ergab, dass die in vivo erzeugten iPS sich von den in vitro erzeugten iPS in mancher Hinsicht unterscheiden, denn sie hatten Embryo-ähnliche Gebilde erzeugt; diese enthielten Zellen, die drei Keimblätter und eine Art Dottersack. Experimente mit den in der Maus erzeugten iPS zeigten dann, dass sie sich auch zu Plazentazellen entwickeln können – im Gegensatz zu den in vitro erzeugten iPS; dies ist ein Merkmal von Totipotenz, die schon in einem frühen Entwicklungsstadium der befruchteten Eizelle verlorengeht.

Bisher ist noch unbekannt, welche Faktoren im Organismus für die besonderen Merkmale der in vivo erzeugten iPS verantwortlich sind. Dies ist ein Problem der Grundlagenforschung, denn es ist unwahrscheinlich, dass die neue Technik sich für die regenerative Medizin nutzbar machen lässt. Dies könnte höchstens der Fall sein, wenn es gelingt, die Reprogrammierung im Organismus zu steuern und gegebenenfalls zu stoppen, um die Entstehung von Tumoren zu verhindern. 

Quelle: Abad M, et al. Reprogramming in vivo produces teratomas and iPS cells with totipotency features. Nature, Epub 11. 09. 2013.